Het zelfhelende vermogen van het lichaam kan worden gestimuleerd door middel van schokgolven. Deze zogenoemde extracorporele schokgolfbehandeling vindt vooral plaats bij pijnklachten als een tennisarm of een hielspoor. Dat het ook werkt bij de behandeling van een door een infarct getroffen hart, werd ontdekt door de wetenschapper Johannes Holfeld van de Universitätsklinik für Herzchirurgie in Innsbruck. Nu is ook het onderliggende moleculaire mechanisme opgehelderd.

Uit talrijke onderzoeken bleek dat schokgolven toegediend na een hartaanval, leiden tot de vorming van nieuwe bloedvaten. Dit proces staat bekend als angiogenese. De aanleiding voor dit proces is de activering van een specifieke receptor van het aangeboren immuunsysteem. Dit is de Toll-like receptor 3 (TL-3), die de vasculaire en immuno-modulerende effecten stimuleert.

Toll-like receptoren zijn structuren van het aangeboren afweersysteem. Zij dienen voor de herkenning van pathogene geassocieerde moleculaire patronen (PAMP’s). Dat zijn structuren die uitsluitend voorkomen op, of in pathogenen. Zij controleren de activering van genen. Door deze receptoren kan het aangeboren immuunsysteem onderscheidt maken tussen wat van het eigen lichaam is en wat niet.

Luister nu naar De IO Show!

Elke week het nieuws van Innovation Origins in je oren!

Door schokgolven komen microvezels vrij

Hoe die receptor wordt geactiveerd, was tot dusver nog niet duidelijk.  Gollmann-Tepeköylü en Leo Pölzl komen nu met nieuwe moleculair-biologische details. De onderzoekers onderzochten hoe hartspiercellen reageren op schokgolven na een hartaanval. Voor het eerst konden ze laten zien dat door schokgolven zogenoemde microvesicles vrijkomen. De onderzoekers konden dit zowel in de celcultuur, als bij muizen aantonen.

Endotheelcellen verantwoordelijk voor aanmaak microvesicles

Microvesicles zijn kleine, in de cel gelegen blaasjes, die verantwoordelijk zijn voor de transport van stoffen. Het zijn de endotheelcellen die verantwoordelijk zijn voor de angiogenese die de microvesicles vrijgeven. Endotheelcellen zijn gespecialiseerde, platte cellen die de binnenkant van de bloedvaten bekleden. Hun belangrijkste functie is de vorming van een barrière tussen het bloedvat en de ruimte buiten het bloedvat. De extracellulaire blaasjes die vrijkomen door de schokgolven, transporteren boodschapperstoffen die TLR-3 activeren. Zo zet het lichaam de vorming van nieuwe bloedvaten in gang.

Isolatie en karakterisering van microvesicles

Bovendien slaagde de onderzoekers  erin om de vrijgekomen microvesicles te isoleren en ze nauwkeurig te karakteriseren. In het experiment werden de microvesicles met miR-19a-3p ingespoten in de door een infarct beschadigde hartspier van muizen. Deze regenereerden aanzienlijk beter dan die in de vergelijkingsgroep. De injectie komt overeen met het mechanisme van schokgolven op de beschadigde hartspier tijdens een bypassoperatie. De onderzoekers vermoeden dat het vrijkomen van microvesicles een aangeboren mechanisme is waarmee de hartspier reageert op trillingen. De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Cardiovascular Research .

Verdere studies

De bevindingen over de reactie van verzwakte hartspiercellen op schokgolven, vergroten het moleculaire begrip van schokgolftherapie. Deze kennis zal worden opgenomen in verdere studies. Dit is onder andere de lopende studie CAST (Safety and Efficacy of Cardiac Shockwave Therapy in patients undergoing coronary artery bypass grafting) onder leiding van  Johannes Holfeld.

Na afronding van de klinische studie konden de schokgolfapparaten die door de hartchirurgen in Innsbruck werden ontwikkeld, al snel in de klinische praktijk worden gebruikt. Het doel is om patiënten te helpen die een hartaanval of een hartinsufficiëntie hebben gehad en een bypass-operatie moeten ondergaan. Schokgolftherapie zal stamcel- en gentherapie vervangen. Het stimuleert een lichaamseigen regeneratiemechanisme. Door het mechanische karakter van de therapie zijn er nauwelijks bijwerkingen te verwachten.

Op deze video wordt uitgelegd hoe het schokgolfapparaat werkt:

Ook interessant:

Hartpleister om de samentrekking na een hartaanval te verbeteren

Zieke bloedvaten genezen met nieuwe stent kan levens redden